Твердотельные жесткие диски с каждым годом становятся все дешевле, а вместе с тем и все популярнее. На рынке появляется больше моделей подобных накопителей, и это связано не только с предложением своего ассортимента новыми производителями, но и с использованием новых технологий «старыми игроками». Компании в данный момент выпускают на рынок SSD-диски с двумя основными типами памяти: MLC и TLC. В рамках данной статьи рассмотрим, чем они отличаются друг от друга, и какой вариант лучше купить для домашнего использования.
Обратите внимание: Также можно встретить в продаже твердотельные жесткие диски, память в которых обозначена V-NAND или 3D NAND. Данная память все равно относится к типу MLC или TLC, о подобных обозначениях также расскажем ниже.
Оглавление: Рекомендуем прочитать:Типы памяти SSD дисков
В твердотельных накопителях используется флэш-память, которая собой представляет организованные ячейки памяти на базе полупроводников, сгруппированные особым образом. Можно разделить всю используемую флэш-память в SSD накопителях следующим образом:
- По методу чтения и записи. Современные твердотельные накопители используют тип памяти NAND;
- По способу хранения данных. Разделить по способу хранения данных SSD накопители можно на SLC и MLC. Расшифровать аббревиатуры можно как «одноуровневая ячейка» или «многоуровневая ячейка». В случае с памятью SLC в одной ячейке может содержаться не более одного бита данных, тогда как во второй ситуации в одной ячейке может храниться более одного бита. В потребительских твердотельных накопителях используется MLC технология хранения данных.
TLC – это подвид MLC памяти. Если в стандартной MLC памяти хранится 2 бита информации в одной ячейке, то в варианте TLC может хранить три бита информации в одной ячейке памяти. То есть, TLC – это тоже многоуровневая ячейка.
Обратите внимание: Некоторые производители твердотельных дисков указывают не TLC, а 3- bit MLC или MLC-3. По сути, все эти три варианта означают одно и то же.
TLC или MLC: что лучше
Если не рассматривать детали, то можно сказать, что в общем случае тип памяти MLC лучше, чем TLC, вот несколько его преимуществ:
- Память подобного типа прослужит дольше, в среднем, на 20-30%;
- MLC работает быстрее, чем TLC;
- Твердотельные накопители на базе памяти MLC требуют меньше энергии для работы.
За лучшее качество нужно платить, и наличие памяти типа MLC сказывается на стоимости твердотельных жестких дисков – они дороже, чем варианты на TLC.
Но если вдаваться в детали и рассматривать использование SSD-дисков с данными типами памяти на пользовательском уровне, стоит сказать, что отличия между ними не столь велики, и далеко не всегда есть смысл переплачивать за MLC память. Многое в их работе зависит от других факторов, например от интерфейса подключения. Рассмотрим пару вариантов наглядно:
Подводя итог, можно сделать вывод, что однозначно MLC или TLC вариант не выигрывает. Факторов, которые влияют на скорость работы твердотельного накопителя, огромное множество. Если приобрести емкий SSD-диск на основе TLC памяти, он может оказаться лучше от одного производителя, чем модель на MLC от другого производителя, при этом по стоимости они будут одинаковыми. На потребительском уровне покупателю следует ориентировать не на тип памяти, а на показатели того или иного диска в тестах, которые производители всегда публикуют. Разниться показатели в тестах могут даже у моделей одной компании, выпускаемой в разных линейках, несмотря на одинаковый тип памяти в них.
Что такое 3D NAND, 3D TLC и V-NAND в SSD-памяти
Еще один параметр, который может заметить покупатель при выборе твердотельного жесткого диска – это 3D NAND, 3D TLC или V-NAND. В зависимости от производителя данное свойство носит различные названия, но суть одна. При наличии подобного обозначения следует знать, что в данной модели накопителя ячейки флэш-памяти расположены на чипах в несколько слоев, тогда как при отсутствии такого обозначения, скорее всего, они наложены в один слой.
NAND Flash-память
Что применяется сегодня
В 2012 году потребительские SSD завершили миграцию на микросхемы NAND-памяти, произведенные по техпроцессу 24 (от Toshiba) и 25 нм (от IMFT).
Большинство накопителей, которые нам довелось протестировать за год, комплектуются 25-нм памятью производства IMFT двух разновидностей: микросхемы с асинхронным интерфейсом ONFi 1.0 или синхронные с ONFi 2.X. Распространенные сегодня чипы стандарта ONFi 2.1/2.2 имеют пропускную способность в 166 или 200 Мбайт/с, в то время как пропускная способность асинхронных чипов составляет всего 50 Мбайт/с.
| Производитель | IMFT | IMFT | IMFT | IMFT | Toshiba | Toshiba | Samsung | Samsung | Samsung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Технология | MLC | MLC | MLC | MLC | MLC | MLC | MLC | MLC | TLC |
| Техпроцесс, нм | 25 | 25 | 20 | 20 | 25 | 19 | 27 | 21 | 21 |
| Интерфейс | ONFi 1.0 | ONFi 2.1/2.2 | ONFi 2.3 | ONFi 3.0 | Toggle Mode DDR 1.X | Toggle Mode DDR 2.0 | Toggle Mode DDR 1.1 | Toggle Mode DDR 2.0 | Toggle Mode DDR 2.0 |
| Пропускная способность интерфейса, Мбайт/с | 50 | 166/200 | 166/200 | 400 | 133 | 400 | 133 | 400 | 400 |
| Макс. число циклов перезаписи | 3000—5000 | 3000—5000 | 3000 | 3000 | 5000 | НД | НД | 3000 | 1000—1500 |
Несмотря на низкую производительность, чипы ONFi 1.0 все еще широко используются благодаря их дешевизне по сравнению с NAND Flash стандарта ONFi 2.X. Производители твердотельных накопителей часто сочетают такую память с контроллером SandForce SF-2281. За счет алгоритма компрессии данных на лету контроллеры SandForce снижают требования к пропускной способности массива памяти, и при записи хорошо сжимаемых данных потеря производительности невелика. При работе с плохо сжимаемыми данными, напротив, дефицит пропускной способности проявляется (о, сколько раз мы это уже повторили!) .
Третья разновидность памяти, которая сейчас встречается в потребительских SSD, — это 24-нм микросхемы с интерфейсом Toggle-Mode DDR 1.0 производства Toshiba, которые имеют пропускную способность 133 Мбайт/с. Наконец, есть микросхемы Samsung, также с интерфейсом Toggle-Mode DDR 1.1, но производятся они по техпроцессу 27 нм. Шанс обнаружить их в SSD, купленном в России, невелик в связи со скудной представленностью накопителей Samsung в нашей рознице. Разве что в ноутбуке попадется.
Вперед, к техпроцессу 19-21 нм
Между тем мы уже вплотную подошли к очередной смене техпроцесса в производстве NAND-микросхем. Впереди всех в этом направлении оказался Samsung, не только начавший массовый выпуск чипов с интерфейсом Toggle-Mode DDR 2.0 по норме 21 нм, но и уже продающий накопители SSD 840 Pro на их основе. Какой-либо официальной информации о выносливости чипов на новом техпроцессе от Samsung нам найти не удалось, но по некоторым косвенным данным можно судить, что 21-нм чипы выдерживают до трех тысяч циклов перезаписи. Новый интерфейс увеличивает пропускную способность микросхемы до 400 Мбайт/с. Samsung SSD 840 Pro также комплектуется контроллером Samsung собственной разработки и является одним из самых быстрых потребительских SSD на сегодня. Только не спрашивайте, где купить эти приводы в России. Нам самим интересно.
Также появились первые SSD с памятью Toggle-Mode DDR 2.0 и техпроцессом 19 нм производства Toshiba — Plextor M5 Pro. О количестве циклов перезаписи, положенном для новых микросхем, Toshiba не распространяется.
Гораздо больше нам известно про новый техпроцесс и новый интерфейс памяти от IMFT. Этот производитель уже выпускает микросхемы по норме 20 нм объемом 64 Гбит на один кристалл. Интерфейс чипов обновился до уровня ONFi 2.3, что не принесло увеличения пропускной способности, но добавило поддержку новой организации накопителя под названием EZ-NAND. EZ-NAND означает возможность перенести функцию контроля четности данных (ECC) с NAND-контроллера на отдельный чип или интегрировать ее прямо в микросхемы памяти. Благодаря отделению ECC обеспечивается легкий апгрейд этой функции, который в будущем совершенно неизбежен по мере перехода на более тонкие техпроцессы и сопутствующего снижения качества сигнала. Кстати, еще раз о больном: количество допустимых циклов перезаписи для 20-нм памяти от IMFT удалось удержать на уровне 25-нм чипов: три тысячи циклов.
Архитектура EZ-NAND: функция ECC вынесена из NAND-контроллера (схема с Anandtech.com)
20-нм микросхемы ONFi объемом 64 Гбит на одно NAND-устройство сейчас проходят обкатку в составе накопителя Intel SSD 335 на базе контроллера SandForce SF-2281. Одновременно готовятся к выпуску 20-нм кристаллы объемом 128 Гбит, которые уже обладают интерфейсом ONFi 3.0 с пропускной способностью 400 Мбайт/с. Но есть веские причины, по которым нам придется еще подождать появления 128-Гбитных чипов в потребительских накопителях. Во-первых, интерфейс ONFi 3.0 не имеет обратной совместимости с ONFi 2.X (среди прочего, увеличился объем страницы с 8 до 16 Кбайт, что уже само по себе требует обновления прошивки контроллеров). Во-вторых, IMFT нужно время для того, чтобы довести количество выхода годных кристаллов до приемлемого уровня. Но в результате, помимо прироста производительности, появится возможность упаковывать в один корпус до восьми 128-Гбит NAND-устройств, актуальная для мобильных платформ.
TLC NAND: еще дешевле, еще тоньше
Итак, это почти все, что нужно знать про Flash-память на сегодня. Для полноты картины осталось рассказать только про TLC NAND — память с новым типом ячеек, представленную в дополнение к уже известным SLC и MLC. В прошедшем году Samsung выпустил первый серийный накопитель на TLC-памяти — SSD 840 без приставки Pro. Интерфейс чипов — Toggle Mode DDR 2.0, техпроцесс — 21 нм. Не вдаваясь в подробности архитектуры TLC, отметим главное — эта память позволяет сохранять в ячейке три бита информации и потому работает медленнее, чем MLC, и, самое главное, обладает меньшей выносливостью. Точных данных об этом параметре у нас нет, но, зная о том, какова разница между SLC и MLC и как выносливость менялась при смене техпроцесса, можно предположить, что ячейки TLC в памяти Samsung выдерживают в районе 1 000—1 500 циклов перезаписи. Кроме того, TLC требует более мощного механизма контроля целостности данных.
Что касается производительности TLC, то она меньше, чем у MLC, но тот же Samsung SSD 840 демонстрирует вполне пристойную для современного SSD начального уровня производительность .
Выносливость Flash-памяти разных типов и требования к ECC (схема с Anandtech.com)
Пока трудно сказать, насколько TLC NAND выгодней по себестоимости относительно MLC. Теоретически тройные ячейки в состоянии снизить цену производства на 30% по сравнению с MLC, хотя сейчас разница наверняка компенсируется высоким спросом и большим объемом поставок MLC, с одной стороны, и ограниченным выпуском TLC — с другой. И все же TLC является перспективным способом снизить цены на твердотельные накопители, не принося больших жертв в области производительности. Ну а Samsung, обладая собственным производством NAND Flash, технологией TLC и собственными контроллерами, становится большой угрозой для тех производителей SSD, которые лишь занимаются сборкой накопителей из «чужих» компонентов. К счастью последних, азиатская империя пока не повернула в этом направлении свое огненное око.
Еще раз о долговечности SSD
Тот факт, что у Flash-памяти по мере перехода на новые техпроцессы снижается допустимое количество циклов перезаписи, вызывает у пользователей неослабевающее беспокойство. Дабы проверить гипотезу о якобы имеющей место чрезвычайной ненадежности и недолговечности SSD, мы однажды вычислили теоретический срок жизни накопителя объемом 128 Гбайт с NAND-памятью на три тысячи циклов и показали, что миф о недолговечности SSD — это не более чем миф. В конце концов, любой накопитель имеет свой срок жизни, и даже лучше знать его заранее. Тем более что производители жестких дисков никакого срока жизни не сообщают. Только сказочные значения времени наработки на отказ свыше сотни лет (sic!), которые на самом деле означают не более того, что из сотни дисков за год умирает один. Ну так вот, повторно рассчитаем, сколько лет нещадной эксплуатации требуется для того, чтобы полностью исчерпать запас циклов перезаписи современной MCL-памяти:
Посчитаем, сколько лет при десктопной нагрузке потребуется накопителю объемом 128 Гбайт, чтобы истощить все свои ячейки. Возьмем объем записываемых в день данных по максимуму — 10 Гбайт, хотя мало кто реально записывает столько на десктопе, а если записывает, то это, скорее всего, закачка из Интернета видео и подобных данных, которые нет смысла держать на SSD.
Большинство контроллеров увеличит объем 10 Гбайт еще в несколько раз за счет явления под названием write amplification. Write amplification складывается из нескольких факторов. Во-первых, SSD может записывать данные в ячейки только в виде так называемых страниц, типичный размер которых — 4 Кбайт. А стираются данные так называемыми блоками, как правило, по 512 Кбайт. К тому же контроллер постоянно перетасовывает данные в памяти, выполняя очистку от мусорных записей. Поэтому и может сложиться такая ситуация, когда вместо 10 Гбайт, отправленных на SSD хост-контроллером, в NAND-микросхемы записывается 100 Гбайт.
Итак, сколько в таких условиях протянет накопитель с чипами, выдерживающими 5 тыс. циклов перезаписи? Так как контроллер следит за тем, чтобы ячейки изнашивались равномерно, все они должны подойти к концу жизни одновременно, и это случится через 17,8 года (дотошные читатели могут повторить расчет). После этого последние записанные данные останутся в сохранности в течение еще 12 месяцев.
Как видите, даже в наименее благоприятной гипотетической ситуации десктопный SSD объемом 128 Гбайт с MLC-памятью на 5 тыс. циклов в состоянии проработать срок, за который можно вырастить ребенка. Соответственно, с памятью на 3 тыс. циклов продолжительность жизни накопителя составит 10,7 года, что тоже заведомо больше срока морального устаревания устройства. 128 Гбайт — много ли это будет через десять лет?
Контроллеры SSD сегодня и завтра
В прошедшем году появилось несколько интересных продуктов на базе новых контроллеров, которые оспорили гегемонию платформы SandForce. Однако в течение года тестирования новинок мы не увидели новых рекордов в бенчмарке последовательного чтения. Похоже, что накопители уже уперлись в предел пропускной способности интерфейса SATA 6 Гбит/с, который не получится преодолеть прежде, чем состоится переход к интерфейсу SATA Express. А пока что производительность прирастает в направлении количества операций в секунду, а Intel, например, осваивает такой неочевидный ее аспект, как постоянство скорости произвольного доступа.
Большие парни взялись за SandForce
Добрая часть из представленных в рознице SSD базируется на платформе SandForce SF-2281. О свойствах этого контроллера мы писали уже множество раз. Сегодня SF-2281 в сочетании с синхронной памятью если и не удержал безоговорочного лидерства, то по-прежнему занимает первые позиции в бенчмарках, хотя проявляет известную слабость при записи плохо сжимаемых данных.
Большой неожиданностью оказался тот факт, что контроллер SandForсe SF-2281 в SSD для интерфейса SATA стала использовать Intel. Им сейчас оснащаются Intel SSD 520 , SSD 330 и SSD 335. Союз Intel и SandForce примечателен тем, что у SandForce к тому моменту сложилась сомнительная репутация по части надежности. Был и знаменитый баг в контроллере, при определенных условиях вызывающий BSOD, и более мелкие неприятности вроде того, когда очередная версия публичной прошивки SF-2281 сломала отработку команды TRIM. Похоже, маленький стартап SandForce, оглушенный внезапным успехом первой версии своей платформы, поспешил выпустить обновление без надлежащего контроля качества.
Intel SSD 520 — производительность SandForce плюс надежность Intel
Intel в процессе подготовки SSD 520 пришлось выполнить работу над ошибками своего младшего партнера. Накопители на SF-2281 от Intel обладают эксклюзивной прошивкой и, по заявлению производителя, более надежны, чем устройства с публичной версией firmware. По крайней мере знаменитого бага с BSOD они точно лишены. Увы, Intel все равно опростоволосилась с контроллером SandForce, когда оказалось, что, вопреки спецификациям, чип не выполняет шифрование по стандарту AES-256, а использует только 128-битный ключ. Пришлось организовать программу возврата для тех покупателей, которым был нужен именно AES-256.
Ныне компания SandForce куплена LSI Corporation, крупным производителем полупроводниковых устройств для систем хранения данных (например, контроллеров для жестких дисков). Вопреки имевшим место опасениям, LSI не собирается производить собственные SSD на базе чипов SandForce, и существующим партнерам компании (OCZ, Corsair и пр.) никто не перекроет кислород. Только возможностей по разработке и, главное, тестированию продуктов у команды SandForce под крылом LSI прибавится.
Пока ничего конкретно не известно как о контроллерах SandForce третьего поколения, так и о том, в какой срок появятся первые продукты на их основе. Представители компании говорят только то, что приоритетом для разработчиков сейчас является повышение производительности при записи плохо сжимаемых данных и общее увеличение количества операций в секунду при произвольном доступе, что требует как большей вычислительной мощности, так и усовершенствований в прошивке. Очевидным ограничением для резкого повышения скоростей линейного чтения/записи для SandForce сейчас является хост-интерфейс SATA 6 Гбит/с и интерфейс ONFi 2.X микросхем памяти от IMFT. И есть вероятность, что первая проблема будет разрешена путем использования PCI-E в качестве внешнего интерфейса.
Indilinx Everest 2, Barefoot 3 от OCZ
Одним из главных ньюсмейкеров в рубрике « Накопители » была и остается компания OCZ. Еще в 2011 году она приобрела разработчика NAND-контроллеров Indillinx, знаменитого в прошлом своими чипами линейки Barefoot. Мотивация OCZ понятна: SSD нынче продаются с небольшой маржой, цены падают и скоро уже будет трудно оставаться в этом бизнесе, если твой вклад в продукт ограничивается распайкой микросхем на PCB. Уверенно себя чувствуют компании, обладающие своей долей в производстве NAND-памяти, например Intel и Samsung. А для OCZ единственный способ ощутимо снизить себестоимость SSD заключается в том, чтобы соскочить с иглы SandForce и завести собственный NAND-контроллер. Другую копеечку, по-видимому, OCZ экономит, самостоятельно упаковывая NAND-устройства в корпуса, что заметно по ее логотипу, обильно покрывающему внутренности тестируемых SSD.
К началу 2012 года OCZ уже выпускала две линейки относительно недорогих накопителей на базе платформы Indilinx Everest — Octane и Petrol. Затем была представлена флагманская модель на базе Everest 2 — Vertex 4 и ее удешевленный вариант — Agility 4 .
OCZ Vertex 4 на платформе Indilinx Everest 2
Вопреки ожиданиям, Everest как в первой, так и во второй версии платформы не является полностью разработкой OCZ. Сам процессор произведен Marvell. Вероятно, это модель 88SS9174 или более свежая 88SS9187. OCZ сделала только прошивку. И вот с прошивкой Vertex 4 как раз таки была связана определенная интрига…
Vertex 4 продемонстрировал весьма недурственную производительность, но на позицию однозначного преемника или «убийцы» Vertex 3 новинка не тянула. Скорее можно было сказать, что Vertex 4 представлял собой альтернативный вариант с другими акцентами в его, так сказать, профиле производительности. Но вот выходят прошивки версии 1.4 и 1.5, последовательно создающие радикальный прирост скорости, особенно в части последовательной записи. Vertex 3 и другие накопители на SandForce SF-2281 с синхронными микросхемами все еще имеют определенные преимущества перед Vertex 4, и все же по совокупности достоинств и недостатков его уже можно считать шагом вперед по сравнению с бывшим флагманом.
Особенно хороша модель объемом 128 Гбайт, которая благодаря новой прошивке может успешно соревноваться с другими SSD на платформе Marvell (вот как много зависит от firmware!) вдвое большего объема (а разница между моделями на 128 и 256 Гбайт у SSD всегда существенная).
Agility 4 отличается от Vertex 4 типом используемой памяти: асинхронные 25-нм микросхемы IMFT вместо синхронных. В случае с Agility 3 и Vertex 3 такая замена прошла относительно безболезненно для производительности, благодаря компрессии данных, и позволила несколько сэкономить на стоимости устройства. А вот в Agility 4 нет спасительной компрессии, поэтому он довольно сильно просел в бенчмарках, да и цена на него установлена весьма неубедительная при наличии мощной конкуренции со стороны тех же Vertex 3 и Agility 3.
Сейчас, однако же, появился продукт на чипе Barefoot 3, первом контроллере OCZ, сделанном от начала до конца in house, — Vector. « В этот раз никакого кремния от Marvell, все сами, сами » - как бы говорят нам ребята из OCZ. Он уже попал в цепкие руки вашего покорного слуги и в ближайшее время будет протестирован. Пока что, глядя на спецификации устройства и обзоры наших западных коллег, можно сказать, что Vector получился даже быстрее, чем Vertex 4, и претендует на статус быстрейшего потребительского SSD на сегодняшний день.
Marvell 88SS9174-BLD2 по-прежнему в ходу, первые продукты на Marvell 88SS9187
Marvell представляет вторую, помимо SandForce, распространенную сегодня платформу для SSD. Среди SSD на Marvell в прошедшем году мы тестировали Crucial m4 (в составе группового теста SSD объемом 120-128 Гбайт), Plextor M3 и M3 Pro .
Контроллер Marvell 88SS9174 не является чем-то новым. Его первая версия, 88SS9174-BJP2, появилась еще в 2010 году. К настоящему моменту чип обновился до третьей версии, 88SS9174-BLD2, и в накопителях сочетается с современной памятью: 25-нм IMFT или 24-нм Toshiba Toggle-Mode DDR.
Конкретные модели на платформе Marvell могут сильно отличаться друг от друга по производительности из-за особенностей прошивки. Этот факт, с одной стороны, отпугивает от Marvell партнеров, не обладающих достаточным R&D-ресурсом, а с другой - обеспечивает большие возможности для тех, у кого он есть. Plextor как раз принадлежит к последней категории. Честно говоря, мало кто ожидал, что компания, известная разве что старожилам как производитель оптических приводов, внезапно войдет в авангард производителей SSD. Прошлогодние новинки, Plextor M3 и M3 Pro, протестированные нами, показали выдающуюся производительность среди устройств с чипами Marvell и сравнимы с лучшими современными SSD на других контроллерах.
Plextor M3 Pro — быстрейшие SSD на платформе Marvell 88SS9174-BLD2
Plextor M5 Pro является первым накопителем на основе чипа Marvell 88SS9187 и одновременно — первым SSD с 19-нм памятью Toshiba Toggle-Mode DDR 2.0. Мы уже держали его в руках, но отложили выход статьи в связи с тем, что Plextor проделала с ним то же, что OCZ — с Vertex 4, выпустив обновление прошивки, которое, среди прочих изменений в производительности, увеличивает скорость произвольного чтения до 100 тыс. операций в секунду. Обещаем организовать обзор, как только к нам прибудет обновленный семпл.
Неожиданные новинки на LAMD LM87800
Corsair стала использовать в потребительских SSD контроллер LAMD LM87800 от прежде неизвестной широкой публике компании LAMD (полное название — Link A Media Devices, входит в состав SK Hynix ), которая ранее производила контроллеры только для корпоративных накопителей.
Собственно LM87800 — восьмиканальный контроллер с поддержкой с интерфейсов ONFi 2.X и Toggle Mode DDR. Два накопителя на платформе LAMD, выпущенные Corsair, — Neutron и Neutron GTX — как раз комплектуются синхронными 25-нм микросхемами Micron и 24-нм чипами Toshiba Toggle-Mode DDR соответственно. Среди всех протестированных нами накопителей Corsair Neutron GTX занял лидирующие позиции в тестах по всем основным аспектам производительности. Ничего быстрее для интерфейса SATA нам пока что тестировать не доводилось. Corsair Neutron без приставки GTX, согласно спецификациям, должен быть заметно медленнее.
Новый контроллер LAMD LM87800 в составе Corsair Neutron GTX
Intel. Возвращение к собственной платформе
В последние годы Intel, некогда бывшая локомотивом развития SSD, казалось бы, забросила собственную платформу и переключилась на NAND-контролеры от сторонних производителей. Сначала Intel SSD 510 на платформе Marvell, затем ряд устройств на чипе SandForce. И вот, наконец, корпоративный накопитель с третьей версией собственного кремния Intel — SSD DC S3700.
Контроллер Intel третьего поколения в SSD DC S3700 (фото Anandtech.com)
Новый контроллер наконец-то поддерживает интерфейс SATA 6 Гбит/с, обладает восьмиканальной архитектурой и обеспечивает шифрование по стандарту AES-256. По производительности SSD DC S3700 в целом уступает накопителям на платформе SandForce, если не брать в расчет зависимость последнего от компрессии данных. Сила SSD DC S3700 в том, что накопитель обеспечивает постоянное число операций в секунду при произвольной записи даже при длительной нагрузке такого рода, что является проблемой для многих других архитектур. Неудивительно, что Intel выпустила именно корпоративный SSD на этом чипе: расстановка акцентов неактуальна для десктопа.
Приветствую, дорогие друзья! При выборе SSD накопителя для компьютера (подробнее об этом можно ) в характеристиках вы обнаружите различные типы памяти. Их не так много, но по параметрам они все же отличаются.
Сегодня поговорим про то, какой тип памяти лучше для SSD и на что следует обратить внимание в первую очередь. Начнем?
Существующие варианты
Сегодня почти любой твердотельный накопитель работает на памяти NAND. В зависимости от особенностей, разделяются они на три вида:
- SLC – одноуровневая. Каждая ячейка запоминает один бит в зависимости от состояния – она может быть включена или выключена. Имеет наименьшее энергопотребление, наибольшую скорость перезаписи и количество ее циклов. Однако стоит дорого, поэтому используется преимущественно в крутых серверных решениях.
- MLC – многоуровневая. Ячейка запоминает два бита. Стоит дешевле, так как и характеристики «попроще». Используется преимущественно на рабочих станциях и серверах среднего класса.
- TLC – трехуровневая. Ячейка запоминает три бита. Имеет наибольшую плотность, менее вынослива и работает относительно медленнее. Самый доступный тип, поэтому широко применяется в твердотельных дисках, рассчитанных на массовое потребление.
Эти типы относятся к планарному типу, то есть они «плоские». Их общий недостаток в том, что для увеличения плотности приходится уменьшать техпроцесс, а бесконечно это сделать невозможно по физическим причинам.
Этих недостатков лишены ячейки 3D. Имеющие форму цилиндра. Называются они 3D V-NAND или 3D TLC. Технические характеристики отвечают планарному типу памяти TLC.
Производители
Компаний, которые производят чипы для твердотельных накопителей, меньше, чем брендов, выпускающих диски SSD.
В 2017 году производством занимались:
- Intel/Micron;
- Toshiba/SanDisk;
- Hynix;
- Samsung.
Первые два пункта не случайно содержат две компании через слэш – эти бренды наладили совместное производство и маркируют продукцию приблизительно в равных пропорциях.
У этих компаний покупают чипы все бренды, выпускающие SSD, поэтому на разных марках установлены по сути одинаковые запоминающие устройства. Принципиальных различий между марками памяти нет: производятся они по единому технологическому процессу и стоят примерно одинаково.
На цену влияют уже транспортные издержки: купить в 2018 году накопитель с памятью, сделанной в Сингапуре, обойдется дешевле, чем с памятью, сделанной в США, учитывая, что и стоимость чипов и контроллеров также приблизительно одинакова.
Какой отдать предпочтение
Изучив любую таблицу производительности, несложно определиться с выбором:
- TLC или MLC – последняя более надежна и работает быстрее;
- MLC или 3D NAND – последняя медленнее и рассчитана на меньшее количество циклов перезаписи;
- TLC или MLC 3D V-NAND – как сказано выше, по техническим параметрам лучше одноуровневая память.
Так как твердотельные накопители покупаются, в первую очередь, ради увеличения производительности компьютера, более быстрой загрузки операционной системы и игр, логично, что предпочтительнее использовать одноуровневую память. Однако все упирается в цену: как я отмечал, обойдется такое удовольствие очень дорого.
Рационально ли переплачивать, если вы апгрейдите или собираете, пускай и навороченный, но все же обычный домашний комп? Однозначно нет.
Поэтому TLC – именно тот вид ячеек, на который следует ориентироваться при выборе твердотельного накопителя. Кстати, в этом случае вам будет полезна публикация « ». Хотя эта память и медленная, по сравнению с другими видами, она по быстродействию существенно превосходит обычный жесткий диск.
О производителях жестких дисков и какому бренду отдать предпочтение, вы можете .
А в качестве возможной покупки, могу порекомендовать девайс Kingston SSDNow A400 240GB 2.5″ SATAIII TLC (SA400S37/240G), который имеет очень неплохие параметры за приемлемую цену, а приобрести можете в этом популярном инет-магазине .
Спасибо за внимание и до встреч в следующих публикациях. Делитесь этой статьей с друзьями в социальных сетях и не забудьте на новостную рассылку!
Производительность и срок службы SSD в первую очередь зависят от флэш-памяти NAND и контроллера с прошивкой. Они являются основными составляющими цены накопителя, и при покупке логично обращать внимание именно на эти компоненты. Сегодня мы поговорим о NAND.Тонкости технологического процесса производства флэш-памяти вы при желании найдете на сайтах, специализирующихся на обзорах SSD. Моя же статья ориентирована на более широкий круг читателей и преследует две цели:
1. Приоткрыть завесу над невнятными спецификациями, опубликованными на сайтах производителей SSD и магазинов.
2. Снять вопросы, которые могут у вас возникнуть при изучении технических характеристик памяти разных накопителей и чтения обзоров, написанных для «железных» гиков.
Что указывают в характеристиках SSD
Технические характеристики NAND, публикуемые на официальных сайтах производителей и в сетевых магазинах, далеко не всегда содержат подробную информацию. Более того, терминология сильно варьируется, и я подобрал для вас данные о пяти различных накопителях.Вам что-нибудь говорит эта картинка?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand01.png
Ок, допустим, Яндекс.Маркет - не самый надежный источник информации. Обратимся к сайтам производителей - так легче стало?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand02.png
Может быть, так будет понятнее?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand03.png
А если так?
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand04.png
Или все-таки лучше так? :)
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand05.png
Производители памяти NAND
Производителей флэш-памяти намного меньше, чем компаний, продающих SSD под своими брендами. В большинстве накопителей сейчас установлена память от:Intel/Micron
- Hynix
- Samsung
- Toshiba/SanDisk
Intel и Micron не случайно делят одно место в списке. Они производят NAND по одинаковым технологиям в рамках совместного предприятия IMFT .
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand06.png
На ведущем заводе в американском штате Юта одна и та же память выпускается под марками этих двух компаний почти в равных пропорциях. С конвейера завода в Сингапуре, который сейчас контролирует Micron, память может сходить также и под маркой ее дочерней компании SpecTek.
Все производители SSD покупают NAND у вышеперечисленных компаний, поэтому в разных накопителях может стоять фактически одинаковая память, даже если ее марка отличается.
__________________________________
Казалось бы, при таком раскладе с памятью все должно быть просто. Однако существует несколько типов NAND, которые в свою очередь подразделяются по разным параметрам, внося путаницу.
Типы памяти NAND: SLC, MLC и TLC
Это три разных типа NAND, главным технологическим отличием между которыми является количество битов, хранящихся в ячейке памяти.SLC является самой старой из трех технологий, и вы вряд ли найдете современный SSD с такой NAND. На борту большинства накопителей сейчас MLC, а TLC – это новое слово на рынке памяти для твердотельных накопителей.
http://www.oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand07_mini_oszone.png
Вообще, TLC давно используется в USB-флэшках, где выносливость памяти не имеет практического значения. Новые технологические процессы позволяют снизить стоимость гигабайта TLC NAND для SSD, обеспечивая приемлемое быстродействие и срок службы, в чем логично заинтересованы все производители.
__________________________________
Занятно, что пока широкая публика обеспокоена ограниченным количеством циклов перезаписи SSD, по мере развития технологий NAND этот параметр только снижается!
__________________________________
Во-первых, в моих прикидках за основу был взят заоблачный мультипликатор увеличения объема записи 10х, который на практике в разы ниже. Профильные сайты нередко оценивают его в 2-3х, и даже еще меньше для контроллеров SandForce, применяющих сжатие данных при записи.
Во-вторых, дело не только в количестве циклов перезаписи и мультипликаторе. В контроллер могут закладываться технологии, призванные снизить физическую нагрузку на ячейки памяти при чтении и записи путем адаптации к подаваемому напряжению.
__________________________________
Объемы производства TLC NAND для SSD пока невелики, поэтому неудивительно, что первая ласточка прилетела от компании, имеющей свое производство памяти.
__________________________________
Судя по обзорам и тестам, Samsung 840 неплохо проявил себя, особенно на фоне накопителей с MLC предыдущего поколения.
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand09_mini_oszone.png
Кстати, этот накопитель характеризует большая резервная область, призванная продлить срок службы TLC. Королем же производительности в 2012 году стал Samsung 840 Pro с 21nm Toggle Mode MLC на борту.
Интерфейсы MLC NAND: ONFi и Toggle Mode
Сейчас на рынке преобладают накопители с памятью MLC, но и эта память делится на два типа в соответствии с используемым интерфейсом.__________________________________
В обоих накопителях установлена память Intel-Micron 25nm MLC NAND. Но в таблице выделено главное отличие: у первого накопителя эта память синхронная, а второго – aсинхронная!
__________________________________
Несмотря на минимальное различие в паспортных характеристиках быстродействия, накопитель с синхронной памятью превосходит коллегу почти во всех аспектах бенчмарков (в таблице по ссылке не отображается название Force GT, но это он).
Как видите, производители не выставляют напоказ ключевые отличия между линейками накопителей, однако это можно понять по цене. SSD с асинхронной памятью продаются немного дешевле, поскольку ее стоимость ниже, чем у синхронной. Зачастую индикатором может служить маркетинговое позиционирование на сайте (более производительные накопители стоят выше в списке).
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand12_mini_oszone.png
В серии Vertex 4 используется синхронная память Intel Micron 25nm MLC, а в Agility 4 - асинхронная.
Память MLC NAND: 2.х
Буква “x” обобщает различные этапы второй версии спецификаций ONFi. В 2012 году большинство накопителей снабжалось памятью MLC, изготовленной в рамках технологического процесса 25nm по спецификациям ONFi 2.1.Впрочем, в конце года на рынке появился накопитель Intel 335 с памятью Intel 20nm MLC NAND, что соответствовало уже спецификациям ONFi 2.3. Переход на новый технологический процесс не приносит дивидендов в быстродействии, поскольку пропускная способность интерфейса все так же ограничена 200MB/s.
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand13.png
В спецификации ONFi 2.3 заложена поддержка протокола EZ-NAND, призванного улучшить коррекцию ошибок (ECC), уровень которых растет по мере уменьшения размера ячеек памяти. Однако для этого в NAND должен быть встроен отдельный контроллер. В Intel 335 он отсутствует, поэтому данную модель можно считать «переходной».
__________________________________
Более того, меньший размер ячеек памяти 20nm породил сомнения в выносливости NAND, произведенной по этой технологии!
__________________________________
Intel оценивает ее идентично 25nm NAND - в 3 000 циклов перезаписи. Гарантийный срок составляет 3 года, как и у Intel 330 при тех же объемах записи в 20GB в день.
Так или иначе, поскольку Intel и Micron переходят на 20nm процесс, логично ожидать в 2013 году появления накопителей с такой памятью под различными брендами.
Память MLC NAND 2.х: 3K против 5K
Этого вопроса я уже касался ранее, поэтому дополнительную информацию вы найдете по ссылкам в этом разделе статьи. Производитель NAND может по-разному оценивать срок службы флэш-памяти, даже когда она создана по одной технологии. Это хорошо видно на примере Intel 25nm MLC NAND, которую компания подразделяет по количеству циклов перезаписи - 3 000 и 5 000.Соответственно, такая память отличается по цене, что позволяет производителям SSD разнообразить линейки накопителей. Разница между SSD Intel 330 и 520 заключается только в ресурсе NAND , а для вас она выражается в двух дополнительных годах гарантии и цене, конечно.
Таким образом, гарантийный срок службы накопителя зависит от выносливости памяти, установленной в нем.
Память MLC NAND: Toggle Mode 2.0 против синхронной ONFi 2.x
Некоторые производители SSD ставят в разные линейки продуктов память с различными интерфейсами. Хорошим примером служит тот же Corsair, но теперь с серией Neutron (в таблице приведены характеристики быстродействия, заявленные производителем).http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand14_mini_oszone.png
Как видите, при прочих равных память Toggle Mode на бумаге выглядит побыстрее ONFi 2.x в последовательной записи и случайном чтении. В принципе, бенчмарки это подтвердили, но все же посмотрите их самостоятельно (например, AnandTech 120Gb , 240Gb).
Как определить конкретный тип памяти в SSD
Вне зависимости от того, приобрели вы твердотельный накопитель или только планируете покупку, после прочтения этой записи у вас может возникнуть вопрос, вынесенный в подзаголовок.Ни одна программа тип памяти не показывает. Эту информацию можно найти в обзорах накопителей, но есть и более короткий путь, особенно когда нужно сравнить между собой несколько кандидатов на покупку.
__________________________________
На специализированных сайтах можно найти базы данных по SSD, и вот вам пример .
__________________________________
Я без проблем нашел там характеристики памяти своих накопителей, за исключением SanDisk P4 (mSATA), установленного в планшете.
В каких SSD установлена самая лучшая память
Давайте сначала пройдемся по основным пунктам статьи:Производителей NAND можно пересчитать по пальцам одной руки
- в современных твердотельных накопителях используется два типа NAND: MLC и TLC, только набирающая обороты
- MLC NAND различается интерфейсами: ONFi (Intel, Micron) и Toggle Mode (Samsung, Toshiba)
- ONFi MLC NAND делится на асинхронную (дешевле и медленнее) и синхронную (дороже и быстрее)
- производители SSD используют память разных интерфейсов и типов, создавая разнообразный модельный ряд на любой кошелек
- официальные спецификации редко содержат конкретную информацию, но базы данных SSD позволяют точно определить тип NAND.
Конечно, в таком зоопарке не может быть однозначного ответа на вопрос, вынесенный в подзаголовок. Вне зависимости от бренда накопителя, NAND соответствует заявленным спецификациям, иначе ОЕМ-производителям нет смысла ее покупать (они дают на SSD свою гарантию).
Однако… представьте, что лето вас порадовало небывалым урожаем земляники на даче!
http://oszone.net/user_img/vadblog/ssd-nand15.png
Она вся сочная и сладкая, но вам просто не съесть столько, поэтому вы решили продать часть собранных ягод.
__________________________________
Самую лучшую землянику вы оставите себе или выставите на продажу? :)
__________________________________
Можно предположить, что производители NAND устанавливают самую лучшую память в свои накопители. Учитывая ограниченное количество компаний, выпускающих NAND, список производителей SSD получается еще короче:
Crucial (подразделение Micron)
- Intel
- Samsung
Опять же, это лишь предположение, не подкрепленное достоверными фактами. Но разве вы поступили бы иначе на месте этих компаний?
Бывают, а теперь давайте заглянем внутрь и посмотрим, из каких частей он состоит, что влияет на емкость диска, его скоростные показатели, долговечность. Ведь от этого, в конечном итоге, зависит цена, которая активно участвует в принятии решения, какой SSD-диск купить, для каких целей использовать, придется ли идти на какие-то компромиссы, выяснять, что лучше – MLC или TLC? Или потратиться и найти SLC?
Составные части SSD-диска
Что это за «TLC» да «MLC»? Что это вообще такое? Вот сейчас и будем разбираться, ибо именно от этой аббревиатуры следует отталкиваться при выборе накопителя. Только, раз уж решили заглянуть во внутренности, кратко опишем, из чего же состоит SSD-диск:
- Контроллер. Этакий микрокомпьютер со своей программой, управляющий обменом данных между накопителем и компьютером. Выполняет и еще массу дел по обслуживанию SSD-диска.
- Буферная память (DDR). Небольшой объем неэнергонезависимой памяти, используемой для кэширования операций записи/чтения.
- Флэш-память (NAND). Микросхемы энергонезависимой памяти, в которых хранится записанная на диск информация.
Все эти части важны и выполняют свою роль для достижения надежности хранения и достижения максимальной производительности накопителя. О первых двух поговорим как-нибудь в следующий раз, а сегодня остановимся на типах NAND-памяти, применяемой в современных SSD-дисках.
Типы используемой памяти
Не будем сильно вдаваться в технические подробности того, каким образом хранится информация в микросхемах памяти и почему она не пропадает при отключении диска. Скажем только, вся информация хранится в ячейках памяти, в роли которых выступают транзисторы с плавающим затвором. Именно уровень заряда, хранящегося на этом затворе, и определяет значение бита (или нескольких) информации.
Причем один транзистор используется для хранения не только одного бита, но и двух или трех. Обусловлено это стремлением увеличить емкость NAND-памяти и снизить ее стоимость в пересчете на единицу хранимых данных. За все время развития SSD разработано несколько типов памяти.
SLC
Первые появившиеся твердотельные накопители использовали именно такой типа памяти, расшифровываемый как Single-Level Cell (одноуровневая ячейка). В каждой ячейке хранился только один бит данных. Существует пороговое значение напряжения, определяющее, что хранится в ячейке. Если считываемое напряжение выше порогового, то там хранится логическая «1», если ниже – то логический «0».
Всем хороша эта технология: и скорость записи/чтения высокая, и ячейки памяти долговечные, допускающие многократную перезапись. Количество операций программирования (записи) или удаления данных называется P/E-циклы (program/erase cycles). Для SLC-памяти количество этих циклов составляет порядка 100000, что наделяет SSD-накопители с такими микросхемами NAND-памяти завидной живучестью.
К сожалению, диски этого класса дороги, да и большими емкостями похвастать не могут. Потому и нашли свое применение в основном в качестве накопителей в серверах, в датацентрах и т. п.
MLC
Увеличить емкость микросхем памяти удалось, разработав технологию Multi-Level Cell (многоуровневая ячейка). В данном случае цель состояла в том, что хранить в одной ячейке не один, а два бита информации. Для этого пришлось ввести 4 пороговых напряжения, каждое значение которых соответствовало определенной комбинации битов.
Удалось снизить стоимость накопителей, увеличив при этом плотность записи. Это были плюсы, но появились и минусы. Несколько пороговых уровней напряжения, используемых для кодирования информации, стали чувствительными к качеству микросхем, к деградации их свойств. Количество P/E-циклов сократилось до, примерно, 10000. Есть разновидность E-MLC, используемая для накопителей, ориентированных для серверного использования. У них параметр P/E составляет примерно 30000.
При этом увеличилось время чтения из ячейки, записи в нее и стирания. Зато это позволило сократить себестоимость и, соответственно, снизить конечную стоимость таких дисков, способствовав их широкому распространению.
TLC
Разработка новых способов уплотнения информации, хранящейся в ячейке памяти, а заодно и стремление еще больше снизить стоимость SSD-дисков, привели к появлению технологии Triple-Level Cell (трехуровневая ячейка), позволяющей в одной ячейке хранить уже 3 бита. Плотность возросла, но возросли и затраты времени на запись, стирание и чтение. Одновременно параметр P/E еще больше уменьшился, и стал составлять 1000-3000.
Это обусловлено тем, что пришлось вводить уже 8 пороговых уровней напряжений, значения которых указывают, какая комбинация битов хранится в ячейке. Надежность хранения данных стала сильнее зависеть от качества микросхем, скорости ухудшения их свойств, изменению уровня напряжения в затворе вследствие физических процессов в кристаллической решетке, к тому же, для верного считывания информации из ячеек, пришлось с очень большой точностью определять уровень напряжения в транзисторе.
Все это отрицательно сказалось на долговечности, скорости обмена данными, зато позволило существенно удешевить конечную продукцию. Такая память стала применяться в бюджетных моделях SSD-дисков.
Тем не менее, слухи о ненадежности SSD-дисков с такой памятью существенно преувеличены. Среди характеристик моделей SSD-дисков можно найти такой параметр, как TBW (Total Bytes Written, т. е. гарантированное количество данных, которые можно записать на диск), обычно измеряемый в ТБ (терабайтах). Например, мной на момент написания статьи диск Plextor S2C PX-128s2c объемом 128 ГБ имеет значение TBW, равное 75 ТБ. На данный момент без каких-либо ошибок на диск записано уже более 235 ТБ, и никаких признаков неполадок нет.
Как бы ни критиковали, как бы пренебрежительно ни относились к TLC памяти, а развивается она активно, многие производители выпускают модели на этом виде NAND-памяти. Судя по всему, именно за этой технологией будущее, по крайней мере, это касается устройств для массового рынка.
Правда, не совсем в своем изначальном варианте. Идущая на смену технология 3D TLC NAND, основываясь на применении трехбитных ячеек, предлагает весьма интересный вариант с исправлением многих недостатков, но все это достойно того, чтобы посвятить 3D-NAND отдельный материал.
Заключение. Что предпочесть, MLC или TLC
Главные аргументы против SSD-дисков на TLC памяти – это невысокая скорость выполнения операций чтения/записи и недолговечность. Давайте уточним, насколько это верно.
Если сравнивать скорость с таковой у аналогов на MLC, а уж тем более на SLC – то да, она ниже. Недаром TLC-диски – это бюджетный класс, правда, лучшие представители близко подбираются к моделям на MLC-чипах. С другой стороны, даже недорогие варианты SSD в разы быстрее обычных жестких дисков, и даже после того, как вы начнете пользоваться твердотельными накопителями, возвращаться обратно на обычный винчестер вам не захочется. Это касается, в первую очередь, системного диска, использование его для загрузки «тяжелых» программ или игр.
Что касается надежности… Да, может показаться, что 75 ТБ, или 150 ТБ немного. А так ли это? Я пишу этот текст на ноутбуке, в котором вот уже более полугода в качестве системного диска трудится Plextor PX-256M6MV форм-фактора mSATA. За все время я записал на него чуть больше 1.6 ТБ, при том, что компьютер используется каждый день. Как скоро я исчерпаю гарантированные 150 ТБ, и почему при этом он обязательно должен будет отказать?
Конечно, использовать такие диски в датацентре или рабочем сервере, может, и неважная идея, но вот для домашнего или офисного использования, особенно если не гонитесь за рекордами скорости – это более чем достойный вариант, при том, что и стоимость диска вполне приемлемая. Другое дело – долговечность хранения информации. Использование диска для того, чтобы записать на него что-то важное и положить его на полочку может стать причиной разочарования, если спустя полгода-год-два окажется, что данные повреждены или отсутствуют. Диск вдруг стал пустым, хотя на нем было что-то записано. В этом отношении традиционные винчестеры надежнее.
Связка SSD в качестве системного диска и традиционный «хард» для всякой всячины – оптимальная, на сегодняшний день, связка, сочетание скорости загрузки всего нужного и емкости для всего остального, нужного, но не требовательного к быстроте загрузки.
